模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗方法技術

本發明專利技術涉及一種模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗方法，所采用的裝置包括水壓加載系統、多個液壓千斤頂4和水囊2，水囊2固定在管環的外部，根據管環的各條接縫位置在水囊的內層開設多排孔11；試驗方法包括：將水囊2套裝在管環上；布置承壓板和液壓千斤頂；水壓加載系統通過不同的水管10向水囊2的各個子水囊注水，當帶刻度尺的壓力水罐充有一定深度的水時停止注水，記錄此時的刻度值，作為初始讀數；控制液壓千斤頂4對水囊加壓以模擬實際盾構隧道所受到的水、土荷載，當發現漏水時維持荷載一段時間，記錄維持荷載期間壓力水罐刻度值；利用激光位移傳感器可以測量管片接縫的張開量。

Test method for impermeability of shield tunnel pipe ring under simulated water and soil loading

The invention relates to a shield tunnel to simulate soil and water load test method of pipe ring impermeability, the device comprises a hydraulic loading system, a hydraulic jack and 4 water bag 2, water bag 2 is fixed on the external tube ring, ring pipe according to the joints in the inner water sac of the open position multi hole 11; test methods including: the water bag 2 is sleeved on the pipe ring; arrangement of bearing plate and hydraulic jack; hydraulic loading system with different water to 10 water sac 2 sub water sac injection, injection was stopped when the belt scale pressure tank filled with certain depth of water, record at this time the scale value, as the initial readings; control hydraulic jack 4 on the water sac pressurized water, soil load to simulate the shield tunnel was found, when Water Leakage maintain load for a period of time, the record keeping load during the calibration of pressure tank The opening amount of segment joint can be measured by laser displacement sensor.

【技術實現步驟摘要】
模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗方法
本專利技術屬于隧道工程
，涉及一種模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗裝置。
技術介紹
目前，盾構隧道襯砌結構大多數是由預制鋼筋混凝土管片和螺栓拼裝而成的，由于隧道襯砌結構構造方面的原因，盾構隧道襯砌存在接縫，盾構隧道接縫分為縱向接縫和環向接縫，在不良地質條件、周邊工程活動等因素作用下盾構隧道接縫有可能會出現張開變形及錯位變形。調查發現，大多數情況下水是通過縱縫和環縫向隧道內滲漏，除縱縫和環縫滲水之外，螺栓孔也存在漏水現象。滲漏水會對盾構隧道結構和地鐵運營安全造成威脅。目前盾構隧道抗滲性能試驗裝置主要測試接縫處彈性密封墊、嵌縫、螺栓孔、手孔封堵材料的極限抗滲能力，尚無測量一環或者多環管片滲水量的裝置，所以亟待研制一種試驗裝置定量測量一環及多環管片的滲水量。
技術實現思路
本專利技術的目的就是提供一種模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗裝置，通過該試驗裝置能測量盾構隧道在模擬水、土荷載作用下管環的滲水量和管片張開量，用于解決現有技術中試驗裝置模擬試驗不符合實際的問題。本專利技術的目的可以通過以下的試驗方案來實現：一種模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗方法，用于由相鄰管片1密封連接構成的管環的抗滲性能試驗，所采用的試驗裝置包括水壓加載系統、多個液壓千斤頂4和水囊2，水囊2固定在管環的外部，根據管環的各條接縫位置在水囊的內層開設多排孔11；水囊2被劃分成多個子水囊，相鄰子水囊之間留有足夠的間隙，用以放置土壓承壓板17，水壓加載系統包括水箱6、加壓泵7和帶有刻度尺的壓力水罐8，壓力水罐8通過不同的水管10與水囊2的各個子水囊連接；試驗方法包括下列步驟：1)將水囊2套裝在管環上，使得水囊內層的每排孔11各正對管環的一條接縫；2)將土壓承壓板17置于相鄰子水囊之間的間隙，將水壓承壓板3置于子水囊上，并在各個承壓板上布置液壓千斤頂4；3)水壓加載系統通過不同的水管10向水囊2的各個子水囊注水，當帶刻度尺的壓力水罐充有一定深度的水時停止注水，記錄此時的刻度值，作為初始讀數；4)控制液壓千斤頂4對水囊加壓以模擬實際盾構隧道所受到的水、土荷載，當發現漏水時維持荷載一段時間，記錄維持荷載期間壓力水罐刻度值，即可得知滲水量；5)利用激光位移傳感器可以測量管片接縫的張開量。與現有技術相比，本專利技術具有以下特點：本專利技術用上、下、左、右四個千斤頂模擬盾構隧道襯砌結構受到上、下、左、右四個方向的土荷載，用其余的千斤頂模擬盾構隧道結構所受的徑向的水荷載。水、土荷載加載量可以獨立調節，從而可以測試任意的水、土荷載組合對盾構隧道襯砌結構的影響。本試驗系統能夠測量模擬盾構隧道襯砌結構在實際受力情況下的管片的張開量，配合水壓加載系統能夠測量盾構隧道管環在不同工況下的滲水量，得到滲水量和管片張開量、水壓與管片張開量的關系，從而為隧道工程抗滲設計提供定量參考依據。附圖說明圖1是本專利技術實施例的結構示意圖；圖2是水囊(充滿水)的俯視圖；圖3是圖2的1-1剖視圖；圖4是圖3中A處的局部放大圖；圖5是管片縱縫連接結構示意圖；圖中，1-鋼筋混凝土管片、2-水囊、3-水壓承壓板、4-液壓千斤頂、5-千斤頂固定梁、6-水箱、7-加壓泵、8-壓力水罐、9-閥門、10-水管、11-方孔、12-彈性密封墊、13-直螺栓、14-螺栓密封墊、15-手孔、16-注水通道、17-土壓承壓板。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例來對本專利技術進行說明。如圖1所示，模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗裝置測試一環管片，每環管片有6塊管片組成。鋼筋混凝土管片1的接縫處有相對應的框形溝槽,該框形溝槽呈封閉形狀,且內部填充有彈性密封墊12。鋼筋混凝土管片1設有手孔15，手孔15中填有封堵材料。鋼筋混凝土管片1還設有螺栓孔，通過連接螺栓固定連接，連接螺栓為直螺栓13，直螺栓13底部設有螺栓密封墊14。在實驗時把水囊2套在鋼筋混凝土管片1上，在水囊2與鋼筋混凝土管片1接縫處設有一串具有一定間隔的方孔11，并在水囊2和鋼筋混凝土管片1接觸邊緣涂上防水膠。水囊注水通道16與水壓加載系統相連。水壓加載系統由水箱6、加壓泵7、壓力水罐8以及閥門9組成。壓力水罐8通過水管10與水囊2連接，每一個與水囊2連接的水管10都設有一個閥門9。水囊2被劃分成多個子水囊，相鄰子水囊之間留有足夠的間隙，用以放置土壓承壓板17。在水囊2外圈有8片水壓承壓板3和4片土壓承壓板17，承壓板與水囊2接觸面設有橡膠板。將土壓承壓板17置于相鄰子水囊之間的間隙，將水壓承壓板3置于子水囊上，在每塊承壓板外圈都設有一個液壓千斤頂4，本實例共采用12個液壓千斤頂4，承壓板和液壓千斤頂4固定連接。液壓千斤頂4固定在千斤頂固定梁5上，采用厚鋼板的基座為正方形，千斤頂固定梁5固定在基座上。本實施例的模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗裝置在使用過程中需要與激光位移傳感、液壓千斤頂控制系統等設備配合使用。下面對本實例所涉及的試驗流程進行說明：1、首先將千斤頂固定梁5固定到基座的預定位置，接下來把與承壓板固定好的液壓千斤頂4固定到千斤頂固定梁5上。2、將預先裝配好的一環鋼筋混凝土管片1吊裝到基座的預定位置。3、將水囊套裝到管環預定位置，此時水囊內部方孔中央正對準鋼筋混凝土管片1接縫。通過水壓加載系統向水囊注水，通過控制與注水通道16相連水管10上的閥門9依次向水囊2的四個子水囊注水，注水完成后打開所有與注水通道16相連水管10上的閥門9，當帶刻度尺的壓力水罐充滿水時，記錄此時的刻度值，作為初始讀數，關閉與加壓泵7相連水管上的閥門。4、使用控制系統控制液壓千斤頂4對水囊加壓以模擬實際盾構隧道所受到的水、土荷載，當發現漏水時維持荷載一段時間，記錄維持荷載期間壓力水罐刻度值，即可得知滲水量；利用激光位移傳感器可以測量鋼筋混凝土管片1接縫的張開量。通過對管環施加不同水、土荷載組合可以測得對應的滲水量和接縫張開量，從而得到滲水量和鋼筋混凝土管片1張開量、水壓與鋼筋混凝土管片1張開量的關系。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗方法，用于由相鄰管片(1)密封連接構成的管環的抗滲性能試驗，所采用的試驗裝置包括水壓加載系統、多個液壓千斤頂(4)和水囊(2)，水囊(2)固定在管環的外部，根據管環的各條接縫位置在水囊的內層開設多排孔(11)；水囊(2)被劃分成多個子水囊，相鄰子水囊之間留有足夠的間隙，用以放置土壓承壓板(17)，水壓加載系統包括水箱(6)、加壓泵(7)和帶有刻度尺的壓力水罐8，壓力水罐8通過不同的水管(10)與水囊(2)的各個子水囊連接。試驗方法包括下列步驟：1)將水囊(2)套裝在管環上，使得水囊內層的每排孔(11)各正對管環的一條接縫；2)將土壓承壓板(17)置于相鄰子水囊之間的間隙，將水壓承壓板(3)置于子水囊上，并在各個承壓板上布置液壓千斤頂(4)；3)水壓加載系統通過不同的水管(10)向水囊(2)的各個子水囊注水，當帶刻度尺的壓力水罐充有一定深度的水時停止注水，記錄此時的刻度值，作為初始讀數；4)控制液壓千斤頂(4)對水囊加壓以模擬實際盾構隧道所受到的水、土荷載，當發現漏水時維持荷載一段時間，記錄維持荷載期間壓力水罐刻度值，即可得知滲水量；5)利用激光位移傳感器可以測量管片接縫的張開量。...

【技術特征摘要】
1.一種模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗方法，用于由相鄰管片(1)密封連接構成的管環的抗滲性能試驗，所采用的試驗裝置包括水壓加載系統、多個液壓千斤頂(4)和水囊(2)，水囊(2)固定在管環的外部，根據管環的各條接縫位置在水囊的內層開設多排孔(11)；水囊(2)被劃分成多個子水囊，相鄰子水囊之間留有足夠的間隙，用以放置土壓承壓板(17)，水壓加載系統包括水箱(6)、加壓泵(7)和帶有刻度尺的壓力水罐8，壓力水罐8通過不同的水管(10)與水囊(2)的各個子水囊連接。試驗方法包括下列步驟：1)將水囊(2)套裝在管環上，使得水囊內層的每排孔(11)各正對管環的一條接縫；2)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張穩軍，王建龍，張高樂，喻國倫，宋傳輝，張云旆，張新新，焦亞磊，宋曉龍，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：天津,12